[發明專利]一種水處理用接枝改性的高分子濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 200810041112.6
• 申請日: 2008-07-29
• 公開（公告）號: CN101637704A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 李景燁;鄧波;楊璇璇;謝雷東;虞鳴;李林繁
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D71/78
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 薛 琦;朱水平

技術領域

本發明屬于高分子膜領域，特別涉及一種水處理用接枝改性的高分子濾 膜及其制備方法。

背景技術

聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等高分子材料是一類性能優良的分離 膜材料，具有優良的物理性質和化學性質，采用它們制備的濾膜不僅具有良 好的分離性能，而且具有良好的機械性能、耐酸堿及其它化學品腐蝕、耐微 生物侵蝕，是幾種常用的膜材料。但由于這類高分子膜材料表面能較低，具 有強烈的憎水性，接觸角為62-108度，在過濾含污染物的水時易被污染， 嚴重地影響了其使用效率和使用壽命。表面化學理論研究認為，材料表面如 果形成一納米尺度的有序水層，那么蛋白質和膠體等污染物在接近材料表面 時，需要破壞此水層的有序性，因此在能量上是不利的。進一步的研究指出， 如果材料表面具有(1)聚乙二醇，(2)兩性離子，(3)電中性的酸堿匹 配網絡這三類化學結構之一，將具有非常顯著的抗污染效果，被稱之為 non-fouling(無污)效果。因此，根據表面化學理論對疏水濾膜的表面親水 化處理，能夠改變濾膜表面的親水性，在提高濾膜的抗污染性能的同時也能 提高水的透過速度，從而使其應用領域得到進一步拓寬。

目前，疏水濾膜的親水化處理手段通?？梢苑譃槲锢矸椒ê突瘜W方法兩 大類。物理方法包括在膜表面用浸泡等手段吸附上一層親水性物質如表面活 性劑等，但是由于表面的親水性物質容易被洗脫，因而并非是永久性的方法。 而采取化學方法改性，由于親水性物質與基材分子通過共價鍵連接，因此是 永久改性的方法。在化學改性的方法中，濾膜表面接枝是一類能有效提高濾 膜抗污染性能的方法，但膜表面接枝改性容易改變膜表面的形貌如粗糙度以 及膜孔大小和孔徑分布等，甚至當接枝率達到一定程度時會堵塞膜表面孔和 內部孔，導致膜水通量的下降。

基于這些濾膜表面接枝改性方法不完善之處，越來越多的研究者采用了 先對濾膜材料改性然后制備濾膜的工藝路線。例如有文獻(2007年，Journal?of Membrane?Science，298卷，136至146頁)報道了將聚乙二醇甲基丙烯酸酯與 丙烯腈共聚得到帶親水的聚乙二醇支鏈的梳狀共聚物，然后將這種共聚物與 聚丙烯腈配成混合溶液制膜，非但提高了濾膜的抗污染能力，同時也提高了 濾膜的水通量?？刮廴竞退刻岣叩男Ч@得是因為這種濾膜具有前述第 一類non-fouling效果化學結構。但是該類濾膜抗氧化性能差，不耐用。這種 共聚的方法需要先制備具有non-fouling效果化學結構的大分子單體，也不適 合用于制備具有第二類和第三類non-fouling效果化學結構的改性濾膜。具有 第二類和第三類化學結構的改性濾膜目前還沒有制備合成過，其使用效果也 是未知的。

預輻照接枝法是一種對高分子材料有效地進行接枝改性的方法，輻射源 可以是來自象鈷60、銫137等放射性同位素，或來自電子加速器、X光機及 紫外線裝置等機器。其一般步驟為先將待改性高分子材料在空氣、真空或惰 性氣體條件下輻照至特定劑量產生自由基，然后將輻照后的高分子材料浸入 單體溶液或乳液中，升溫引發接枝聚合，將均聚物洗凈后即得接枝改性后的 高分子材料。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題就是針對現有的水處理用表面接枝改性 的高分子濾膜存在改變膜表面形貌、堵塞表面孔道、導致膜水通量下降的缺 陷，提供一種接枝改性的水處理用高分子濾膜，該類濾膜不但同時具有高水 通量和高截留率的特點，而且具有永久性耐污染的性能。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種接枝改性的水處理 用高分子濾膜，以高分子膜材料為接枝基材，其中，該高分子濾膜界面的化 學結構中含有電中性的酸堿匹配網絡。